Modélisation et simulation des capteurs à base des matériaux appartenant à la filière des nitrures d'éléments III

Abstract

Actuellement, due aux excellents propriétés physiques des matériaux nitrures d’éléments III tels que : une large bande interdite, une forte polarisation électrique, une vitesse de saturation très élevée, une haute mobilité de porteurs et une bonne stabilité chimique, ce qui permet de réaliser des biocapteurs basés sur les transistors MOS–HEMTs avec une sensibilité élevée pour la détection rapide des virus. Dans ce travail, nous avons mené une étude de l’influence de la permittivité des virus et de la longueur de grille des transistors MOS–HEMTs sur les performances électriques des biocapteurs MOS–HEMTs, qui nécessite une optimisation des différents paramètres. A travers cette étude nous souhaitons à rechercher des modèles analytiques des transistors MOS–HEMTs engendrant des simulations en accord avec les résultats extraits par le simulateur Atlas–TCAD pour valider nos modèles analytiques. Ces modèles analytiques des caractéristiques électriques sont bien adaptés pour les biocapteurs MOS–HEMTs à base de matériaux nitrures d’éléments III. De plus, les résultats de simulation indiquent que l’utilisation de AlxIn1-xN présent des meilleures performances pour les biocapteurs MOS–HEMTs AlxIn1-xN/AlN/GaN, avec une sensibilité plus élevée que pour les biocapteurs MOS–HEMTs AlxGa1-xN/AlN/GaN, en raison de la forte polarisation spontanée de la couche AlxIn1-xN et la forte densité de charges de l’hétérostructure AlxIn1-xN/AlN/GaN. Enfin, les biocapteurs sont conçus pour la détection rapide du virus SARS-CoV-2 et pour une sensibilité plus élevée en analysant différents paramètres tels que le type du matériau de la couche barrière AlxIn1-xN au lieu AlxGa1-xN de l’hétérostructure et de longueur de grille des transistors MOS–HEMTs de l’ordre de 1.5 μm, tels que les biocapteurs MOS–HEMTs à base de l’hétérostructure AlxIn1-xN/AlN/GaN, qui apparaissent une bonne performance et sensibilité élevée pour une détection rapide des virus, ainsi que la possibilité de déterminer le type du virus pour les applications biomédicales.